十一級酸浴閃蒸裝置節(jié)能運行問題探討

周殿朋

摘 要：粘膠纖維的生產(chǎn)過程中，在紡絲工序生成大量的水進入紡絲浴中，需通過蒸發(fā)裝置將水分去除，達到紡絲浴循環(huán)利用的目的，因此紡絲浴蒸發(fā)工序成為最大的消耗蒸汽工序。現(xiàn)粘膠生產(chǎn)蒸發(fā)裝置多采用十一級閃蒸，其理論汽水比為0.33，但在實際運行中由于工藝操作、設(shè)備結(jié)垢、系統(tǒng)泄漏等原因造成能源消耗的增加。下面就生產(chǎn)運行中一些常見問題進行探討。

關(guān)鍵詞：閃蒸裝置;生產(chǎn)控制;傳熱效率;反洗再生;汽水比

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.025

1 十一級閃蒸裝置簡介

1.1 十一級閃蒸裝置

與普通多效蒸發(fā)不同，主要在于沸騰蒸發(fā)時不是靠外來的熱源加熱，而是利用自身的顯熱來供給蒸發(fā)時所需要的熱量，其原理是在蒸發(fā)之前，用各級閃蒸室閃發(fā)的二次蒸汽和新鮮蒸汽逐步將溶液加熱升到沸點溫度，但不沸騰，然后通向閃蒸室，在一定的壓力下，進來的熱溶液就處于一種過熱狀態(tài)，因此立即產(chǎn)生閃急蒸發(fā)，即整個溶液內(nèi)部都有汽化現(xiàn)象發(fā)生。閃蒸裝置換熱分為兩個階段預(yù)熱段和加熱段，在穩(wěn)定工況運行狀態(tài)下其最終預(yù)熱溫度的高低，將直接影響到加熱段的蒸汽消耗量。因此如何確保最終預(yù)熱溫度是十一級蒸發(fā)節(jié)能的一項重要措施，下面就相關(guān)問題進行簡要分析。

1.2 簡要流程描述

原料液進入閃蒸-循環(huán)泵-預(yù)加熱器-閃蒸-濃縮液回到系統(tǒng)。料液經(jīng)預(yù)蒸發(fā)后經(jīng)循環(huán)泵進入預(yù)熱器預(yù)熱到一定溫度后經(jīng)加熱器加熱至最終沸點溫度，后經(jīng)蒸發(fā)室逐級閃發(fā)后濃縮液以一定溫度回收，完成蒸發(fā)操作流程。

2 生產(chǎn)控制存在問題及解決建議

2.1 系統(tǒng)運行不穩(wěn)定

2.1.1 存在問題

生產(chǎn)過程中，由于工藝波動需實時對工藝參數(shù)進行調(diào)整，但頻繁的工藝運行參數(shù)調(diào)整，一方面造成能源浪費，如，工藝參數(shù)波動較大，大幅度降低后又大幅度提高，系統(tǒng)平衡過程中必然造成新鮮蒸汽耗量的增加;另一方面造成設(shè)備運行的不穩(wěn)定，在工藝參數(shù)調(diào)整過程中溫差過大，對管路密封影響較大，影響設(shè)備用壽命，造成設(shè)備維護費用提高。

2.1.2 解決方案

生產(chǎn)過程本身就是在不斷調(diào)整過程中進行的。基于此調(diào)整過程有以下兩種方案，一種方案：多套系統(tǒng)運行采用均衡調(diào)整措施;一種方案：用一套設(shè)備進行調(diào)整，其他設(shè)備穩(wěn)定運行。

2.1.3 注意事項

注意，在處理蒸發(fā)室液位偏高的問題或調(diào)整真空過程中，存在關(guān)閉A1～A8通向真空系統(tǒng)閥門的問題，造成單個或多個蒸發(fā)室蒸發(fā)量小甚至沒有蒸發(fā)量的現(xiàn)象。直接造成對應(yīng)的預(yù)熱器換熱量減少，最終系統(tǒng)預(yù)熱溫度達不到工藝要求溫度，造成加熱器能耗增加。

2.2 系統(tǒng)效率大幅下降

2.2.1 存在問題

工藝運行過程中，由于物料含有硫化物等水溶性雜質(zhì)一是在換熱管內(nèi)形成結(jié)垢，二是閃發(fā)后隨二次蒸汽進入預(yù)熱器殼程，造成換熱管外壁結(jié)垢。然而污垢熱阻對換熱器總的換熱效率影響比較大，造成傳熱效率的急劇下降。因此必須對蒸發(fā)裝置進行定期反洗再生，降低污垢熱阻的影響。通過相關(guān)資料（縮短閃蒸裝置洗車周期效果分析-許達人）查詢，閃蒸裝置運行60天運行數(shù)據(jù)為，蒸發(fā)量由12.63t/h降低到9.16t/h，汽水比由0.343上升到0.417。由以上數(shù)據(jù)可以看出預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)及反洗周期的不合理，造成設(shè)備運行費用及能源消耗的大幅提高。

2.2.2 解決方案

結(jié)垢問題與物料的潔凈程度相關(guān)，因此進蒸發(fā)裝置的物料的過濾處理也是比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。針對蒸發(fā)系統(tǒng)而言首先是確定合理的反洗周期，需結(jié)合實際生產(chǎn)情況摸索制定合理的反洗周期，并穩(wěn)定執(zhí)行才能保證設(shè)備運行在一個高效節(jié)能的工況運行;再者是再生過程中再生液濃度與溫度的控制，酸浴閃蒸反洗堿液的濃度為50～70g/L，溫度為60～70℃，濃度及溫度的控制是比較關(guān)鍵的因素，在實際操作中，濃度及溫度按照下限及上限控制進行反洗，通過運行周期比較上限反洗較下限運行周期長10天左右;同時再生液有效循環(huán)時間至少達到12小時，如果條件允許循環(huán)24小時效果更佳。然而濃度較高但溫度較低反洗效果依然較差。但高溫、高濃堿液腐蝕性增強，對設(shè)備及材料的要求提高在再生控制中需進行考慮。需著重注意再生后水洗時水溫控制的問題，不能過低，否則造成設(shè)備及管路迅速降溫。

2.3 系統(tǒng)泄漏問題

2.3.1 存在問題

系統(tǒng)泄漏問題也是造成能源消耗增加的重要因素。首先造成真空系統(tǒng)負荷增，甚至泄漏點過多不凝氣量過大系統(tǒng)真空度無法維持;再者由于泄漏存在造成各效壓力平衡在一個低效率運行狀態(tài)，如果勉強運行則會造成泄漏點所對應(yīng)的設(shè)備運行參數(shù)無法正常調(diào)節(jié)，其中關(guān)閉A1～A8通向真空系統(tǒng)閥門的問題也就包含其中。然而造成泄漏的原因有多方面，包括管道的腐蝕泄漏、密封口墊片的老化泄漏、水封泄漏等原因。由于酸浴為腐蝕性較強的介質(zhì)，且在蒸發(fā)過程中又存在100℃以上的高溫區(qū)域，更促使腐蝕強度增加。因此對設(shè)備、管路及密封等材質(zhì)要求較高。然而實際生產(chǎn)中高溫區(qū)域（80℃以上）的設(shè)備及管路的檢修頻率也是一直居高不下，維護成本較高。因此在設(shè)備、管路、密封等設(shè)備及材料的選擇上，需著重考慮耐腐蝕及耐高溫的問題。

2.3.2 解決方案

通過系統(tǒng)打壓可有效消除漏點，保證工藝運行的穩(wěn)定。基于此系統(tǒng)定期打壓工作必須嚴格按操作規(guī)程執(zhí)行。

3 蒸發(fā)系統(tǒng)的汽水比

工藝運行的好壞應(yīng)該以數(shù)據(jù)說話，通過數(shù)據(jù)檢測能夠?qū)崟r監(jiān)控，并能確定合理的清洗周期。汽水比是衡量蒸發(fā)系統(tǒng)運行效率及能耗的唯一指標，其對生產(chǎn)運行的指導(dǎo)性不言而喻。

3.1 蒸汽的測量

汽水比為蒸汽消耗與蒸發(fā)量的比值，生產(chǎn)中也可采用其他方法進行檢測。其中蒸汽消耗可利用流量檢測儀表進行測量，比如差壓流量計、渦街流量計等檢測手段，也可通過檢測蒸汽冷凝水流量進行計算。

3.2 蒸發(fā)量測量

蒸發(fā)量檢測比較麻煩，傳統(tǒng)的方法是 “減重法” 即進入閃蒸裝置的酸浴量，減去排出閃蒸裝置的濃縮后的酸浴量。如果采取精確的計量裝置檢測進酸與出酸的體積量亦可計算出蒸發(fā)量。但這種方法設(shè)備、儀表投資較大且運行成本較高。